Proceso de extracción de aceite mediante hidrólisis ácida de la semilla molida de Jatropha Curcas

Abstract

El progresivo ritmo de consumo de recursos fósiles, la disminución en las reservas estimadas y cuya extracción resulta cada vez más costosa, donde se traduce en un encarecimiento progresivo del petróleo, que se ha disparado de forma alarmante. La evidencia mencionada de que se está alcanzando el cenit de la producción petrolífera se ha convertido en un motivo de seria preocupación. En respuesta los países han creado agencias, por ejemplo, la Agencia Internacional de Energías Renovables (IRENA), con el fin de asesorar a los países en materia de política energética y de promover el desarrollo de las energías renovables. Ante este problema, se continúa buscando energías renovables y en respuesta se generaron como alternativa el consumo de biocombustibles. Las materias primas de primera generación empleadas en la producción de biodiesel, vienen a ser los aceites de canola, colza, soya y palma donde han demostrado tener altos rendimientos, aunque su alto costo hace la producción a partir de estas fuentes menos competitiva con respecto al diésel. Por contraste, el acelerado crecimiento de la producción de biocombustibles a partir de aceites combustibles ha tenido consecuencias negativas afectando a la seguridad alimentaria y al ambiente y en la perdida de la biodiversidad. Con el propósito de mejorar la competitividad de los biocombustibles se investigan nuevas tecnologías y materias primas capaces de reducir el costo del proceso de producción. Por lo que las semillas oleaginosas no aptas para consumo han atraído la atención. Jatropha Curcas es un arbusto resistente a la sequía con características toxicas y de adaptación a terrenos áridos, adicional de su bajo costo al no competir con alimentos hacen de esta una materia prima atractiva para la producción de biodiésel. El presente trabajo estudia la viabilidad de usar como materia prima la semilla Jatropha Curcas, para obtener aceite vegetal mediante hidrolisis ácida de la semilla molida. Asimismo, en el presente trabajo se desea manifestar el uso de reactores, las reacciones de hidrólisis ácida y el desarrollo de una variedad de variables de operación en cada proceso propuesto para la extracción del aceite a partir de la semilla Jatropha Curcas. En pocas palabras, realizar el diseño de una planta de producción de aceite vegetal a partir de la semilla de Jatropha Curcas. La tesis a presentar contiene capítulos que describen el estudio de mercado, revisión de antecedentes referenciales, marco teórico, desarrollo de la parte experimental, su aplicación al diseño de una planta de producción de aceite, evaluación económica, evaluación estadística, conclusiones, recomendaciones, análisis de resultados y anexos. Las pruebas experimentales realizadas a nivel laboratorio concedieron obtener satisfactoriamente aceite de la semilla Jatropha Curcas y presentar su producción a nivel industrial mediante la propuesta del diseño de una planta práctica y económicamente viable. Se determinó y se analizó las propiedades físicas y químicas más importantes del aceite obtenido de la semilla Jatropha Curcas mediante el proceso propuesto, con la finalidad de evaluar su potencial para producir biodiesel. Las etapas propuestas en el diseño de la planta a nivel industrial, respetando las etapas a nivel banco y experimental son: pretratamiento de la semilla Jatropha Curcas, Secado de la semilla pretratada, Molienda de la semilla pretratada y seca, clasificación de la semilla molida, almacenamiento de la semilla molida fina, decantación y separación de la cáscara, hidrólisis ácida de la semilla separada y el almacenamiento del aceite obtenido. Durante el diseño de la planta, se usaron datos empíricos obtenidos en la parte experimental de la investigación y diferentes datos tabulados, para poder realizar el escalamiento a una planta industrial para la producción de aceite vegetal a partir de la semilla Jatropha Curcas. Además, se realizaron los balances de materia y de energía para completar el diseño de cada equipo a utilizar a nivel industrial. Cabe resaltar que el estudio realizado está enmarcado en un proyecto más grande, donde va implicar en las siguientes investigaciones de los sub-productos obtenidos en la obtención del aceite de la semilla Jatropha Curcas y que presentan un potencial económico agregado.

The progressive rate of consumption of fossil resources, the decrease in the estimated reserves and the extraction of which is becoming increasingly expensive, where it translates into a progressive increase in the price of oil, which has skyrocketed alarmingly. The aforementioned evidence that the peak of oil production is being reached has become a cause for serious concern. In response, countries have created agencies, for example, the International Renewable Energy Agency (IRENA), to advise countries on energy policy and to promote the development of renewable energy. Faced with this problem, the search for renewable energies continues and in response, the consumption of biofuels was generated as an alternative. The first generation raw materials used in the production of biodiesel, are the canola, rapeseed, soybean and palm oils where they have shown high yields, although their high cost makes production from these sources less competitive with respect to diesel. In contrast, the accelerated growth of biofuel production from fuel oils has had negative consequences, affecting food and environmental security and the loss of biodiversity. In order to improve the competitiveness of biofuels, new technologies and raw materials capable of reducing the cost of the production process are investigated. So oilseeds not suitable for consumption have attracted attention. Jatropha Curcas is a drought-resistant shrub with toxic and adaptive characteristics to arid lands, in addition to its low cost as it does not compete with food, makes it an attractive raw material for biodiesel production. The present work studies the viability of using the Jatropha Curcas seed as raw material, to obtain vegetable oil by means of acid hydrolysis of the ground seed. Likewise, in the present work we want to express the use of reactors, acid hydrolysis reactions and the development of a variety of operating variables in each process proposed for the extraction of oil from the Jatropha Curcas seed. In short, carry out the design of a plant for the production of vegetable oil from the seed of Jatropha Curcas. The thesis to be presented contains chapters that describe the market study, referential background review, theoretical framework, development of the experimental part, its application to the design of an oil production plant, economic evaluation, statistical evaluation, conclusions, recommendations, analysis of results and annexes. The experimental tests carried out at the laboratory level successfully obtained oil from the Jatropha Curcas seed and presented its production at an industrial level by proposing the design of a practical and economically viable plant. The most important physical and chemical properties of the oil obtained from the Jatropha Curcas seed were determined and analyzed through the proposed process, in order to evaluate its potential to produce biodiesel. The stages proposed in the design of the plant at the industrial level, respecting the stages at the bench and experimental levels are: pretreatment of the Jatropha Curcas seed, Drying of the pretreated seed, Grinding of the pretreated and dry seed, classification of the ground seed, storage of fine ground seed, decantation and separation of the shell, acid hydrolysis of the separated seed and storage of the oil obtained. During the design of the plant, empirical data obtained in the experimental part of the research and different tabulated data were used to be able to scale up to an industrial plant for the production of vegetable oil from the Jatropha Curcas seed. In addition, material and energy balances were carried out to complete the design of each equipment to be used at the industrial level. It should be noted that the study carried out is part of a larger project, where it will involve in the following investigations of the by-products obtained in obtaining the oil from the Jatropha Curcas seed and that have an added economic potential.